Condutividade da eletricidade em sólidos

Condução de eletricidade em sólidos

A física do estado sólido e a eletrônica do estado sólido transformaram radicalmente a vida moderna. Os primeiros computadores, por exemplo, precisavam das grandes e desajeitadas válvulas para funcionar, e por isso ocupavam salas inteiras. Hoje em dia, computadores muito mais potentes utilizam circuitos elétricos compostos por minúsculos transistores e são tão pequenos que alguns modelos podem ser guardados no bolso. O objetivo do trabalho é discutir sobre um tema da física que pode ser apresentado pela seguinte pergunta: Quais são os mecanismos através dos quais um material conduz, ou não conduz, eletricidade? A dificuldade de uma resposta completa se deve ao fato de a explicação envolver a aplicação da física quântica não a átomos e partículas isoladas, mas a um número imenso de partículas reunidas em um pequeno volume e interagindo de várias formas. Apesar desta dificuldade, a ciência consegue aplicar com sucesso a física quântica à muitos problemas específicos da ciência dos materiais. Graças a tais aplicações, hoje dispõe-se de computadores, calculadoras, celulares e muitos outros aplicativos eletrônicos baseados em dispositivos semi-condutores.

Serão tratados no trabalho apenas os sólidos cristalinos, isto é, sólidos cujos átomos estão dispostos em uma estrutura periódica tridimensional conhecida como rede cristalina. As unidades básicas de repetição no espaço são chamadas células unitárias.

Níveis de energia em um Sólido Cristalino

Fig 1- Algumas propriedades elétricas de dois materiais (condição de temperatura ambiente)

Fonte: Halliday, David, 1916-

Fundamentos da física, volume 4: óptica e física moderna – LTC, 2007.